Способ сушки пиломатериалов и устройство для его осуществления

 

Использование: касается камерной сушки древесины, в частности, в аппаратах сушки пиломатериалов под давлением. Сущность изобретения: устройство для осуществления способа сушки пиломатериалов содержит герметичную камеру с перемещающейся крышкой, плоские греющие элементы, аппарат для создания вакуума и удаления влагоконденсата. Герметичная камера состоит из жесткого основания и герметичного колпака, неподвижно фиксируемого относительно основания, при этом колпак имеет жесткую крышку, а стенки его выполнены из листового материала в виде гофр. Внутри герметичной камеры установлена трансформируемая пневмокамера с перемещающимся щитом, по периметру стыка колпака с основанием размещен гибкий пневмоэлемент. Для осуществления способа пакет пиломатериалов формируют на жестком основании, накрывают герметичным колпаком, фиксируют его относительно основания, сжимают пакет при помощи перемещающегося щита, герметизируют стык между стенками колпака и основания гибким пневмоэлементом, наревают, а затем при выделении пара из древесины охлаждают стенки камеры, создают повышенное давление в камере, выдерживают до полного насыщения давлением пакета и постепенно стравливают до атмосферного с последующим вакуумированием. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Предлагаемое изобретение касается камерной сушки древесины и относится к способам и аппаратам сушки пиломатериалов под давлением.

Известен способ сушки древесины, включающий этапы герметизации жесткой емкости с древесиной, вакуумирование, диэлектрический прогрев древесины, конденсирование и отвод испаряющейся влаги.

Недостатком известного способа является большой расход электроэнергии, невозможность мобильной переброски сушилки из-за ее тяжеловесности и громоздкости, что не исключает коробление пиломатериалов и не дает возможности сушки больших объемов пиломатериала.

Известен способ сушки пиломатериалов, включающий этапы обворачивания пакета пиломатериалов пористой оболочкой с последующим обворачиванием непроницаемой пленкой в виде герметического колпака, с герметизацией его относительно основания с отверстиями для вывода паров в герметичную емкость конденсирования. Вакуумирование с устранением неплотностей герметизации пакета пленкой, диэлектрический прогрев вывод паров через основание, их конденсирование и отвод жидкости в вакуумоотстойник. После сушки разгерметизация и разворачивание пакета.

Недостатком известного способа является большой расход электроэнергии, трудоемкость и длительность процесса обворачивания и разворачивания пакета двойного слоя покрытия, все это не дает хорошего качества герметизации и не позволяет работать под повышенным давлением.

Известно устройство для вакуумной сушки пиломатериала, содержащее жесткую емкость, оборудованную с торцов дверями, устройство для диэлектрического прогрева древесины, систему откачки воздуха, конденсирования паров и вакуумоотстойник.

Недостатком известного устройства является большая металлоемкость жесткой камеры, дороговизна данного устройства, неполное использование объема камеры сушилки. Невозможность создания больших емкостей, работающих под давлением.

Известно также устройство для сушки пиломатериалов, содержащее верхнюю и дырчатую нижнюю электродные пластины для диэлектрического прогрева штабеля древесины, проницаемое пористое покрытие, для полного закрытия штабеля древесины, непроницаемое покрытие, накрывающее штабель со всех сторон, кроме основания, с герметической заделкой к основанию, вакуумирующее устройство, коллектор для сбора воды с охлаждающим змеевиком и колпак для защиты от радиопомех.

Недостатком данного устройства является необходимость защиты от радиопомех, недолговечность гибких покрытий, использование герметичной жесткой емкости для сбора паров с отдельным охлаждающим устройством и невозможность применения металлоизделий более надежных в эксплуатации при укрытии пакета между электродами.

Прототипом предлагаемого способа сушки пиломатериалов является способ сушки пиломатериала, состоящий из этапов штабелирования слоев досок в герметичную камеру с плоским жестким основанием, послойным размещением в штабеле досок плоских нагревательных плит, покрытие камеры верхней стенкой герметично перемещающейся относительно основания, включение греющих плит и одновременная откачка воздуха для удаления испаряющейся влаги из камеры, сжатие пакета досок с греющими плитами, что создает давление для прямого контакта между досками и греющими плитами, причем для усиления эффекта прижатия уменьшают площадь сдавливаемого пакета по отношению к сдавливающей верхней стенке.

Прототип предлагаемого устройства представляет собой вакуумную сушилку для пиломатериала, имеющую жесткую конструкцию в виде параллелепипеда и включающую сушильную камеру с загрузочным окном для загрузки нескольких слоев досок, имеющую ряд плоских нагревательных плит, где каждая из них размещена между двумя соседними слоями досок и проходит через всю поверхность находящегося под ней слоя досок, причем камера имеет плоскую и жесткую стенку основания, на которую помещают штабель досок с нагревательными плитами, а также верхнюю стенку, представляющую собой жесткую плиту, подвижно установленную в загрузочном окне камеры и снабженную по периферии уплотнением, посредством которого верхняя стенка перемещается, не пропуская воздух относительно жесткой конструкции сушилки. Сушилка содержит устройство вакуумирования.

Недостатками известного способа и реализующего его устройства являются необходимость сохранения жесткой конструкции камеры, что в свою очередь ведет к увеличению металлоемкости, массогабаритных характеристик, к увеличению стоимости, трудоемкость формирования пакета внутри камеры, невозможность формирования и сушки высокого пакета из-за ограниченности хода крышки и больших усилий, деформирующих стенки камеры в процессе вакуумирования, приводящих к быстрому разрушению. Кроме того, для увеличения давления на пакет пиломатериалов с греющими плитами необходимо уменьшать объем высушиваемой древесины в прямо пропорциональной зависимости от увеличения давления. Механический процесс герметизации часто сжимаемой перемещающейся крышки трудоемок и ненадежен в длительной эксплуатации, существенным недостатком является и то, что процесс сушки древесины невозможно вести при давлении выше атмосферного, а также осуществлять сушку в больших объемах. Все это существенно снижает технологические и функциональные возможности камеры, не позволяет увеличить скорость сушки и производительность, увеличивает стоимость изготовления.

Целью предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей камеры, увеличение производительности сушки при уменьшении массогабаритных характеристик.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе сушки пиломатериалов, включающем штабелирование пиломатериалов в пакет с размещением между его слоями плоских греющих элементов и установку его в герметичной камере, последующий нагрев и откачку воздуха, сжатие пакета и удаление влагоконденсата, камеру выполняют составной из жесткого основания и герметичного колпака, в котором располагают пневмоприжим, при этом пакет формируют на основании, накрывают колпаком и фиксируют его относительно основания, затем производят сжатие пакета посредством упомянутого пневмоприжима, после чего герметизируют стыки, а стенки колпака в процессе нагрева пакета охлаждают, причем перед откачкой воздуха в камере создают повышенное давление, которое выдерживают до полного насыщения давлением сжатого пакета, а в процессе откачки давление постепенно стравливают до атмосферного с последующим вакуумированием камеры. Охлаждают стенки колпака путем подачи на их наружную поверхность пленки воды и обдува ее воздушным потоком или при помощи стенок колпака, выполненных с сообщающимися между собой замкнутыми полостями и подачи воды в вышеупомянутые полости. При этом используется устройство, включающее герметичную камеру с устройством для сжатия пакета пиломатериалов, плоские греющие элементы, аппарат для создания вакуума и удаления влагоконденсата, камера выполнена составной из жесткого основания и закрепленного на нем колпака с жесткой крышей, боковые стенки которого выполнены из листового гофрированного материала, а по периметру стыка между ними размещен герметизирующий гибкий пневмоэлемент с мягкой эластичной поверхностью, при чем устройство для сжатия пакета пиломатериалов выполнено в виде размещенной внутри колпака трансформируемой пневмокамеры с прижимным щитом, установленным с возможностью перемещения относительно боковых стенок колпака. В верхней и нижней частях боковых стенок колпака размещены желобы, сообщенные между собой перекачивающей системой, причем верхние желобы выполнены с отверстиями, вплотную примыкающими к наружной части боковых стенок, или с наружной стороны которых закреплены листы, плотно примыкающие к наружной части гофр и имеющие перемычки, последовательно сообщающие полости между собой. Сжатие пакета обеспечивает плотный контакт греющих элементов с поверхностью пиломатериалов, создает требуемое сжатие пакета без уменьшения объема высушиваемых пиломатериалов для резкого увеличения скорости выпаривания влаги с меньшим расходом энергии на прогрев. Создание в прогретом пакете избыточного давления с последующим разрежением до вакуума позволяет понизить температуру в камере относительно температуры в пакете, что увеличивает выделение конденсационной влаги и время положительного перепада давлений, ускоряющего процесса выталкивания влаги и паров из древесины.

В отличие от прототипа пакет досок с греющими элементами формируют на открытом основании или ставят сформированный на него, накрывают герметичным колпаком с последующим жестким фиксированием стенок колпака, что позволяет быстро формировать пакет и собирать камеру. Использование пневмокамеры с перемещающимся щитом, придавливающей пакет с греющими элементами к основанию и натягивающей стенки колпака за счет сжатого воздуха, усиливает жесткость стенок, обеспечивает плотный контакт греющих элементов с поверхностью досок, создает требуемое сжатие досок без уменьшения объема высушиваемой древесины, что увеличивает производительность.

Натянутые стенки колпака придают жесткость камере, достаточную для работы не только под вакуумом, но и при давлениях выше атмосферного, что расширяет функциональные возможности камеры из тонкостенных конструкций. Причем стенки колпака камеры выполнены из тонколистового металла в виде вертикальных гофр, что позволяет еще увеличить жесткость стенок, а также в 2 раза увеличить площадь и влагообменный объем для конденсирования паров в жидкость, где охлаждаемые стенки камеры берут на себя еще функцию охлаждающе-конденсирующей системы, причем при возможном контакте боковых стенок камеры с пакетом древесины площадь испарения пакета не уменьшается, а также отпадает необходимость в специальной паропроводящей прослойке, так как контакт будет линейным, а не плоскостным. В то же время пакет может принять на себя давление стенок колпака.

Надутие сжатым воздухом гибкого пневмоэлемента с мягкой эластичной поверхностью для плотного контакта, расположенного по периметру основания, позволяет быстро и надежно герметизировать камеру, при этом данное уплотнение хорошо держит в камере как вакуум, так и повышенное давление и устраняет необходимость его механического крепления.

Для интенсификации охлаждения стенок камеры наружная часть стенок покрывается пленкой воды с циркулярным обдувом или охлаждается проточной водой по замкнутым между собой полостям стенок колпака, где полости в стенке образуются между плотно примыкающим наружным листом и внутренней гофрированной стенкой колпака и сообщены между собой перемычками в последовательную цепочку.

На фиг. 1 изображена сушильная камера, вид сбоку, разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 вид по стрелке В на фиг. 2 со вторым вариантом охлаждения; на фиг. 5 разрез Г-Г на фиг. 4; на фиг. 6 разрез Д-Д на фиг. 5.

Устройство для сушки древесины состоит из жесткого основания 1, на котором находится пакет 2 пиломатериалов с гибкими плоскими греющими элементами 3, герметичного колпака, состоящего из листовых гофрированных стенок 4 и жесткой крыши 5 с ребрами жесткости 6, крепежных узлов, фиксирующих колпак к основанию, гибкого пневмоэлемента 8, расположенного по периметру основания, а также расположенной внутри герметичной трансформируемой пневмокамеры 9 с перемещающимся щитом 10, компрессора 11 и вакуумонасоса 12 с трубопроводами и запорной арматурой 13, 14, 15, 16, сливного крана 17, гибкого гофрированного элемента 19, замыкающего рабочую полость трансформируемой пневмокамеры 9 между крышей 5 и щитом 10, водяного насоса 20 с трубопроводами 21, 22, перекачивающего воду из нижнего желоба 23 в верхний желоб 24.

В верхнем желобе 24 имеются отверстия 35, прилегающие к наружной поверхности гофрированных стенок 4. Верхняя часть гофрированной стенки 4 имеет защитный кожух 36, в который упирается гофрированный гибкий элемент 19.

Во втором варианте охлаждения к гофрированным стенкам 4 колпака прикреплена плоская наружная поверхность стенок колпака 40, которая имеет соединительные перемычки 41, замыкающие последовательно полости гофр с жидкостью 42 и таким образом образующих последовательную цепочку замкнутых между собой полостей.

Способ сушки реализуется предлагаемым устройством следующим образом.

Высушиваемый пиломатериал штабелируется на основании 1 сушилки в пакет 2, между слоями досок прокладываются гибкие греющие элементы 3 по всей площади пакета с последующим их подключением к общему силовому кабелю известным способом герметично встроенного в основание камеры. Далее накрывают сформированный пакет 2 герметичным колпаком 4, состоящим из листового материала в виде гофр и крыши 5, жестко фиксируют стенки 4 относительно основания 1 посредством крепежных элементов (узлов) 7. Герметизируют стык между основанием 1 и колпаком 4 накачкой компрессором 11 через вентиль 14 гибкого пневмоэлемента с мягкой эластичной поверхностью (8), плотно облегающим герметизирующие плоскости давлением, превышающим давление последующих рабочих режимов камеры. Подают сжатый воздух из компрессора 11 через вентиль 13 в пневмокамеру 9, в результате перемещающийся щит 10 прижимает пакет 2 с греющими элементами 3 к основанию 1 до требуемого давления, которое зависит от плотности высушиваемой древесины, при этом стенки колпака натягиваются, приобретая дополнительную жесткость. Включают греющие элементы 3 и прогревают пакет 2 до требуемой температуры. Создают в камере повышенное давление через компрессор 11 и вентиль 15, после насыщения сжатой древесины созданным давлением в камере через вентиль 16 медленно его стравливают до атмосферного с последующей откачкой воздуха вакуум-насосом 12 до вакуума, создавая положительный перепад давлений для интенсивного выделения влаги из древесины в течение длительного времени.

Выделяющаяся влага в виде пара из древесины конденсируется на охлаждаемой внутренней поверхности гофрированных стенок колпака 4 и стекает вниз для последующего слива через вентиль 16 в вакуум-отстойник.

При выделении паров из прогреваемой древесины стенки колпака охлаждают одним из следующих способов: нанесением тонкого слоя воды на наружную поверхность гофрированных стенок посредством перекачки воды из нижнего желоба 23 в верхний желоб 24 насосом 20 с трубопроводами 21, 22, где вода сочится через отверстия 35 и стекает тонким слоем по стенкам в нижний желоб 23, при этом стенки для более интенсивного охлаждения желательно обдувать, или преобразованием гофр стенок в охлаждающие полости посредством закрытия наружных выступов гофр стенок 4 сплошным листом (40) с сообщающимися перемычками 41 между полостями гофр, где охлаждающаяся жидкость циркулирует по стенкам колпака, конденсируя влагу на внутренней поверхности камеры. Не исключено совмещение обоих способов.

Использование предложенного способа сушки и устройства, реализующего его, позволит в сравнении с объектом-прототипом расширить функциональные возможности сушильных камер, работать не только в среде вакуума, но и при повышенных давлениях, создавать любое механическое давление на пиломатериал с греющим элементами при полной загрузке камеры, что увеличивает скорость сушки, производительность камеры и уменьшает энергозатраты на прогрев при упрощении режима контроля сушки, исключает коробление и расстрескивание пиломатериалов, а также позволяет сделать сушилку компактной, легкой, мобильной для перевозки и не сложной в изготовлении.

Формула изобретения

1. Способ сушки пиломатериалов, включающий штабелирование пиломатериалов в пакет с размещением между его слоями плоских греющих элементов и установку его в герметичной камере, последующий нагрев и откачку воздуха, сжатие пакета и удаление влагоконденсата, отличающийся тем, что камеру выполняют составной из жесткого основания и герметичного колпака, в котором располагают пневмоприжим, при этом пакет формируют на основании, накрывают колпаком и фиксируют его относительно основания, затем производят сжатие пакета посредством пневмоприжима, после чего герметизируют стыки, а стенки колпака в процессе нагрева пакета охлаждают, причем перед откачкой воздуха в камере создают повышенное давление, которое выдерживают до полного насыщения давлением сжатого пакета, а в процессе откачки давление постепенно стравливают до атмосферного с последующим вакуумированием камеры.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждение стенок колпака производят путем подачи на их наружную поверхность пленки воды и обдува ее воздушным потоком.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что стенки колпака выполняют с сообщающимися между собой замкнутыми полостями, а охлаждение стенок колпака осуществляют путем подачи воды в эти полости.

4. Устройство для сушки пиломатериалов, включающее герметичную камеру с устройством для сжатия пакета пиломатериалов, плоские греющие элементы, аппарат для создания вакуума и удаления влагоконденсата, отличающееся тем, что камера выполнена составной из жесткого основания и закрепленного на нем колпака с жесткой крышей, боковые стенки которого выполнены из листового гофрированного материала, а по периметру стыка между ними размещен герметизирующий гибкий пневмоэлемент с мягкой эластичной поверхностью, причем устройство для сжатия пакета пиломатериалов выполнено в виде размещенной в колпаке трансформируемой пневмокамеры с прижимным щитом, установленным с возможностью перемещения относительно боковых стенок колпака.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в верхней и нижней частях боковых стенок колпака размещены желоба, сообщенные между собой перекачивающей системой, причем верхние желоба выполнены с отверстиями, вплотную примыкающими к наружной части гофров боковых стенок.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что с наружной стороны боковых стенок закреплены листы, плотно примыкающие к наружной части гофров и имеющие перемычки, образующие последовательно сообщающиеся между собой полости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6